(57)【要約】【課題】体腔内に挿入する挿入部の先端に円弧状に配列される複数の振動子を用いて行う超音波ビームによる走査の視野角を広げることが可能な超音波プローブ及びその超音波プローブを備える超音波診断システムを提供すること。【解決手段】被検体の体腔内に挿入可能で先端が円弧状に形成された棒状の挿入部１０と、先端の円弧に沿って配列された複数の振動子１４とを有する超音波プローブの振動子が、配列の中央部と配列の端部とでピッチを異ならせて配列されていることを特徴とする。【選択図】図３
2007111229.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体の体腔内に挿入可能で先端が円弧状に形成された棒状の挿入部と、前記先端の円弧に沿って配列された複数の振動子とを有する超音波プローブであって、
前記複数の振動子は、前記配列の中央部と前記配列の端部とでピッチを異ならせて配列されていることを特徴とする超音波プローブ。
【請求項２】
前記複数の振動子は、前記配列の中央部では第１のピッチで配列される振動子を含み、前記配列の端部では前記第１のピッチより小さい第２のピッチで配列される振動子を少なくとも含む請求項１に記載の超音波プローブ。
【請求項３】
前記複数の振動子は、前記配列の中央部では第１のピッチで配列される振動子を含み、前記配列の端部では前記配列の最端側に前記第１のピッチで配列される振動子及び前記中央部近傍側に前記第２のピッチで配列される振動子を含む請求項１に記載の超音波プローブ。
【請求項４】
前記振動子は同じ大きさのものが連続して形成され、前記異ならせたピッチとなるように配線されている請求項１に記載の超音波プローブ。
【請求項５】
前記振動子は同じ大きさのものが連続して形成され、前記第１のピッチ及び前記第２のピッチとなるように配線されている請求項２または請求項３に記載の超音波プローブ。
【請求項６】
前記配線は、部分的に隣接する振動子の複数個を短絡接続することによって等価的に第１のピッチの振動子と第２のピッチの振動子とを配列した請求項５に記載の超音波プローブ。
【請求項７】
被検体の体腔内に挿入可能で先端が円弧状に形成された棒状の挿入部と、前記先端の円弧に沿って配列された複数の振動子とを有する超音波プローブと、各前記振動子から超音波を送波して超音波ビームを前記配列の方向に移動させながら形成するように超音波プローブを制御する制御手段と、を備え、前記形成される超音波ビームを用いて診断を行うための超音波診断システムであって、
前記超音波プローブは、前記複数の振動子が前記配列の中央部と前記配列の端部とでピッチを異ならせて配列され、
前記制御手段は、さらに前記端部において前記超音波ビームを前記円弧の接線の法線に対し斜めに形成するように制御することを特徴とする超音波診断システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波プローブ及び超音波診断システムに関し、特に、体腔内に挿入して用いる超音波プローブ及びその超音波プローブを備える超音波診断システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、生体内に超音波プローブの振動子から超音波パルスを送出し、生体組織の境界で反射して生じる反射波を再び振動子で受信し、受信した反射波に基づいて再構成された生体内の断層画像を用いて診断を行うための超音波診断システムがある。
【０００３】
上述のような超音波診断システムで用いられる超音波プローブの中には、例えば、膣または肛門などの体腔内に挿入するための挿入部を有し、その挿入部の先端に複数の振動子が円弧状に配列され、その挿入部を体腔内に挿入して用いられる、いわゆる小曲率コンベックス超音波プローブがある。このような超音波診断システムでは、超音波プローブの先端に配列された振動子の所定の長さの範囲（以下、開口という）内の振動子を、その開口の中央の振動子が最も遅く超音波を送出するように左右対称に遅延させて各振動子を駆動して、各超音波の波面を合成して超音波ビームを形成し、そして、開口を順次ずらし超音波ビームをずらすことで走査を行う。この走査範囲は、挿入部の先端の円弧形状に沿って広がるような形状となる。この走査範囲の広がりの角度を視野角という。ただし、開口の振動子の数は、例えば、ローエンドの装置では最大２４個まで、ハイエンドの装置では最大１９２個までと装置によって異なる。ここで、開口の振動子の数をチャンネル数ということにする。また、検査対象の体表からの深さによって開口を変化させて走査を行うことが一般的である。また、配列された振動子の端部ではチャンネル数を段階的に少なくして（例えば最少数を４チャンネル）超音波ビームを形成して、端に近い部分まで超音波ビームによる走査を行うようにしている。したがって、視野角は、先端に配列される振動子の総数によってほぼ決まる。
【０００４】
また、体腔内に挿入して用いられる超音波プローブでは、挿入による患者への負担を軽減することが求められ、挿入部がより細径化されていることが望まれる。ところが、挿入部が細径化されることにより、信号線の配線などが物理的に制約され、振動子の総数が限定されてしまう。その結果、上述の視野角も限定されてしまうことになる。例えば、挿入部の径が２０ｍｍの場合、例えば振動子の数が１２８個に限定され、先端が半径１０ｍｍの円弧状で、配列される振動子のピッチが、０．１ｍｍならばおよそ７３度、０．２ｍｍならばおよそ１４７度となる。
【０００５】
一方、配列された振動子の端部でチャンネル数を減少させず、走査範囲の両端の超音波ビームの角度を変化させて送出するステアリング（例えば、特許文献１参照。）により視野角を広げることが可能である。ステアリングは、遅延を左右非対称とし、例えば、端部近傍の振動子が最も遅く超音波を送出するように各振動子から超音波を送出させることにより、先端の円弧の接線の法線に対し斜めに波面が合成されて超音波ビームの角度を変化させ送出するものである。法線に対する斜め方向の角度をステアリング角度という。
【０００６】
ところが、ステアリングさせて超音波ビームを送出すると、超音波ビームの送出方向ではない方向で波面が合成され、いわゆるグレーティングローブを生じることがある。そして、グレーティングローブによる反射波によりステアリングした方向には存在しない虚像すなわちアーチファクトが断層画像上に現れて診断の妨げとなる。
【０００７】
このグレーティングローブは、上述の遅延の時間（遅延時間という）の変化を滑らかな曲線となるように各振動子を駆動したとしても実際には振動子間のピッチによる量子化誤差により遅延時間が階段状に変化することから生じるものである。したがって、振動子間のピッチが大きくなるにつれて遅延時間の段差が大きくなるのでグレーティングローブを発生しやすく、ピッチが小さくなるにつれて遅延時間の段差が小さくなり滑らかになるのでグレーティングローブを発生しにくい。また、一般的にグレーティングローブ発生回避条件は、振動子間のピッチをｄ、超音波の波長をλ、ステアリング角度をθｍとすると、
ｄ＜λ／（１＋ｓｉｎθｍ）
で与えられる。この式からもピッチが小さくなるほどステアリング角度θｍを大きくできる、すなわちピッチが小さい方がグレーティングローブが発生しにくいことがわかる。
【０００８】
例えば、半径１０ｍｍの円弧状に振動子が配列された小曲率コンベックスタイプの超音波プローブにおいて、７．５ＭＨｚの超音波で、チャンネル数を２４、超音波ビームを超音波送出開始位置から４０ｍｍ近傍で収束させるように各振動子を遅延させた場合の音場のシミュレーション結果を、図７（ａ）乃至（ｄ）及び図８（ａ）乃至（ｄ）に示す。図７は振動子のピッチ０．１ｍｍで、（ａ）乃至（ｄ）はそれぞれステアリング角度が０度、３０度、４０度、６０度の音場を示し、図８は振動子のピッチ０．２ｍｍで、（ａ）乃至（ｄ）はそれぞれステアリング角度が０度、５度、３０度、６０度の音場を示す。また、図７（ａ）乃至（ｄ）及び図８（ａ）乃至（ｄ）の各図に、形成された超音波ビームを「Ｂ」とグレーティングローブが発生している場合には図内に「Ｇ」と示した。グレーティングローブの許容値を−６０ｄＢ程度とすれば、許容ステアリング角度は、ピッチが０．１ｍｍのとき４０度、ピッチが０．２ｍｍのとき５度となる。
【０００９】
そして、２４チャンネル駆動で走査範囲の両端の超音波ビームをステアリングさせた場合の視野角は、２４チャンネル駆動においてステアリングをさせない超音波ビームによる視野角（半径１０ｍｍの円弧上に振動子を所定ピッチで並べたときの円弧の角度から、両端部からそれぞれ１２個分の円弧の角度を差し引いた角度）と、上述の許容ステアリング角度の２倍（ステアリングを両端で行うので２倍する）との和となるから、
ピッチが０．１ｍｍのとき、
３６０×０．１×（１２８−２４）／（２×１０×３．１４）＋２×４０
＝１３９．６〔度〕、
ピッチが０．２ｍｍのとき、
３６０×０．２×（１２８−２４）／（２×１０×３．１４）  ＋２×５
＝１２９．２〔度〕、
となる。
【００１０】
【特許文献１】特表２００３−５３４０７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記計算結果から、視野角を広げるために振動子のピッチを大きくすればステアリング角度は小さくなってしまい、逆に、視野角を広げるためにステアリング角度を大きくするためには振動子のピッチを小さくする必要があるからステアリングをさせない超音波ビームによる視野角が小さくなり、いずれの場合も大きな視野角となっていないことがわかる。つまり、振動子のピッチを大きくすることとステアリングとが相反するために、容易に視野角を広げることは困難であった。
【００１２】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、体腔内に挿入する挿入部の先端に円弧状に配列される複数の振動子を用いて行う超音波ビームによる走査の視野角を広げることが可能な超音波プローブ及びその超音波プローブを備える超音波診断システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために請求項１記載の発明は、被検体の体腔内に挿入可能で先端が円弧状に形成された棒状の挿入部と、前記先端の円弧に沿って配列された複数の振動子とを有する超音波プローブであって、前記複数の振動子は、前記配列の中央部と前記配列の端部とでピッチを異ならせて配列されていることを特徴としている。
【００１４】
また、請求項２記載の発明は、前記複数の振動子は、前記配列の中央部では第１のピッチで配列される振動子を含み、前記配列の端部では前記第１のピッチより小さい第２のピッチで配列される振動子を少なくとも含むことを特徴としている。
【００１５】
また、請求項３記載の発明は、前記複数の振動子は、前記配列の中央部では第１のピッチで配列される振動子を含み、前記配列の端部では前記配列の最端側に前記第１のピッチで配列される振動子及び前記中央部近傍側に前記第２のピッチで配列される振動子を含むことを特徴としている。
【００１６】
また、請求項４記載の発明は、前記振動子は同じ大きさのものが連続して形成され、前記異ならせたピッチとなるように配線されていることを特徴としている。
【００１７】
また、請求項５記載の発明は、前記振動子は同じ大きさのものが連続して形成され、前記第１のピッチ及び前記第２のピッチとなるように配線されていることを特徴としている。
【００１８】
また、請求項６記載の発明は、前記配線は、部分的に隣接する振動子の複数個を短絡接続することによって等価的に第１のピッチの振動子と第２のピッチの振動子とを配列したことを特徴としている。
【００１９】
また、請求項７記載の発明は、被検体の体腔内に挿入可能で先端が円弧状に形成された棒状の挿入部と、前記先端の円弧に沿って配列された複数の振動子とを有する超音波プローブと、各前記振動子から超音波を送波して超音波ビームを前記配列の方向に移動させながら形成するように超音波プローブを制御する制御手段と、を備え、前記形成される超音波ビームを用いて診断を行うための超音波診断システムであって、前記超音波プローブは、前記複数の振動子が前記配列の中央部と前記配列の端部とでピッチを異ならせて配列され、前記制御手段は、さらに前記端部において前記超音波ビームを前記円弧の接線の法線に対し斜めに形成するように制御することを特徴としている。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係る超音波プローブ及び超音波診断システムによれば、超音波プローブの先端に配列される振動子は、配列の中央部と配列の端部とでピッチを異ならせて配列されている。例えば、端部の振動子のピッチを中央部のピッチと異ならせて小さなピッチとすることにより、中央部における視野角を確保しつつ、端部においてステアリング角度を大きくすることが可能となる。したがって、全体の視野角を大きくすることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明に係る超音波プローブ１の様々な実施形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。
【００２２】
［第１の実施の形態］
（全体構成）
図１は、本実施の形態における超音波プローブ１を備える超音波診断システムの概略を示す外観図である。図１に示すように、超音波診断システムは、超音波を送受信し超音波画像を作成するための超音波処理装置２と、超音波処理装置２にコネクタ２６及びケーブル１２を介して接続される超音波プローブ１と、操作パネル３と、表示手段としてのモニタ手段４とを具備する。
【００２３】
超音波プローブ１は、患者等の生体に超音波を送出し、生体組織の境界で反射される反射波をエコー信号として受信し、エコー信号を超音波処理装置２に送信するもので、図１に示すように、操作者が把持するための略円筒状のグリップ部１３が設けられ、グリップ部１３の一端側にはケーブル１２が接続され、他端側には、グリップ部１３の軸方向と同一方向に棒状の挿入部１０が延設されている。また、挿入部１０の先端側は、凸状、具体的には本例においては円弧状になっており、超音波の発振および受信を行う複数の振動子１４（図１には図示せず）が円弧に沿って配列された探触子部１１を有している。
【００２４】
（制御構成）
図２は、本実施の形態に係る第１の実施の形態としての超音波診断システムの電気的構成を示すブロック図である。
【００２５】
超音波処理装置２は、超音波プローブ１に接続され、超音波送受信部２２、エコー信号処理部２３、ＤＳＣ（デジタルスキャンコンバータ）２４、データ合成手段２６、及び、フレームメモリ２５を含んで構成される。
【００２６】
超音波送受信部２２は、図示しないが、遅延回路およびパルサ回路といった送信回路と、Ａ／Ｄ変換器、加算器といった受信回路からなり、制御部２１に制御されて振動子１４に超音波を送出させ、振動子１４が受信したエコー信号を検査結果として受信する。
【００２７】
エコー信号処理部２３は、超音波送受信部２２に接続され、超音波送受信部２２によって受信されたエコー信号に、エコー信号対数増幅、包絡線検波処理等を施し、信号強度が明るさを示す輝度データで表現される画像データを生成する。
【００２８】
ＤＳＣ２４は、エコー信号処理部２３で生成された画像データを超音波走査から標準ＴＶ走査にデジタル的にスキャン変更し、フレーム像データとして出力する。
【００２９】
合成手段２６は、ＤＳＣ２４から出力されるフレーム像データと各種のデータ（例えば、グラフィックデータ，キャラクタデータなど）とを１枚のフレーム像データにデジタル的に合成し、その合成されたフレーム像を超音波断層像としてモニタ手段４にほぼリアルタイムで表示さする。
【００３０】
フレームメモリ２５は、ＤＳＣ２４から出力されるフレーム像データを逐一記憶する。記憶されたフレーム像データはフリーズ像形成などに利用される。
【００３１】
モニタ手段４は、ＣＲＴ（ｃａｔｈｏｄｅ  ｒａｙ  ｔｕｂｅ）やＬＣＤ（ｌｉｑｕｉｄ  ｃｒｙｓｔａｌ  ｄｉｓｐｌａｙ）などにより構成される。
【００３２】
操作パネル３は、入力手段であり、超音波処理装置２に接続されかつ操作者からの指示情報、パスワードなどの各種情報を入力するためのもので、図示しないが各種キー（アルファベットキーやテンキー等）、マウスやトラックボールなどが接続あるいは設置されている。
【００３３】
制御部２１は、操作パネル３からの入力を受け付け、その入力または予め記憶されている制御プログラムに基づいて、超音波診断システムの各部の駆動制御を行う。また、制御部２１は、その機能を実現するために、ＣＰＵ（図示せず）と、各種のプログラム及びそのプログラムを実行するときに必要な各種データ及びテーブルを記憶すると共に、各種のプログラムを実行するときのワークエリアを構成するシステムメモリ（図示せず）と、を含んで構成される。
【００３４】
また、制御部２１は、超音波送受信部２２を制御して各振動子１４から超音波を送出させる。具体的には、超音波プローブ１の先端に配列された振動子１４の中の所定の長さの範囲（この任意の範囲を開口という）内の振動子１４を超音波送受信部２２により遅延回路でタイミングをずらして駆動し、それぞれの振動子１４から超音波を送出させる。これにより、送出された各超音波の波面が合成され超音波ビームが形成される。制御部２１は、超音波送受信部２２により超音波ビームを順次ずらして形成しエコー信号を検査結果として受信し、超音波ビームによる走査を行う。すなわち、制御部２１と超音波送受信部２２とで本発明の制御手段としての機能を有している。ここで、開口内の駆動する振動子１４の数をチャンネル数ということにする。また、このチャンネル数は、例えば検査対象の体表からの深さによって変化させることが一般的である。例えば、検査対象の体表からの深さに対応するチャンネル数を予めシステムメモリなどに記憶しておき、例えば操作パネル３を用いて入力される深さに応じてチャンネル数を設定するようにしておく。また、振動子１４のピッチが一定ではない場合などには、検査対象の体表からの深さに対応する開口の長さを記憶しておき、例えば操作パネル３を用いて入力される深さに応じて開口を設定するようにしておき、その開口の長さとなるような数をチャンネル数とする。
【００３５】
（超音波プローブの探触子部の構成）
ここで、本実施の形態における超音波プローブ１の探触子部１１の構成について説明する。図３に探触子部１１の断面図を示す。図３に示すように、探触子部１１は、その先端部が円弧状に形成され、内部には、それぞれ超音波を送出する複数個、一例として１２８個の振動子１４ａ１、１４ａ２、・・・、１４ａ１２８（以下、単に振動子１４という場合がある。）が先端の円弧に沿って配列されている。また、振動子１４は、配列された振動子１４の両端部の例えば２４個の振動子すなわち振動子１４ａ１、・・・、１４ａ２４、及び、１４ａ１０５、・・・、１４ａ１２８はピッチｂｍｍ、それ以外の中央部の８０個の振動子すなわち振動子１４ａ２５、・・・、１４ａ１０４はピッチがａｍｍでそれぞれ配列されている。尚、ａｍｍは本発明の第１のピッチで、ｂｍｍは本発明の第２のピッチであり、第１のピッチと第２のピッチとは異なるピッチであり、ｂ＜ａすなわち第２のピッチは第１のピッチより小さいものとする。
【００３６】
また、振動子１４のそれぞれは、図示しないフレキシブル基板（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ−ＰＣ板）を介して、信号線１５ｃ１、１５ｃ２、・・・、１５ｃ１２８（以下、纏めて信号線１５という場合がある。）に接続され、信号線１５はケーブル１２内に収容される。また、振動子１４の超音波送出面側には、音響インピーダンスが互いに異なる生体と振動子との間で超音波を効率よく伝播させる整合層１６が設けられ、さらにその外側に、超音波を収束させる音響レンズ１７を備える。また、振動子１４の超音波送出面側の反対側には、バッキング材１８が設けられ後方への超音波を吸収し、余分な振動を抑えている。
【００３７】
以上のような構成により、本実施の形態の超音波診断システムにおいて、図３に示すように、超音波ビームが、超音波ビームＢ１から超音波ビームＢ２ｋ＋ｎまで順次形成され超音波ビームによる走査が行われる（これらの超音波ビームを、単に超音波ビームＢということがある）。
【００３８】
次に、各超音波ビームＢによる走査について詳細に述べる。ただし、本実施の形態では、一例として、振動子１４のピッチａｍｍ、ｂｍｍをそれぞれ０．２ｍｍ、０．１ｍｍとし、開口を２．４ｍｍとする。したがって、チャンネル数は開口の位置に応じ、例えば開口内の振動子１４がピッチ０．２ｍｍの振動子１４で構成される場合には１２チャンネル、ピッチ０．１ｍｍの振動子１４で構成される場合には２４チャンネルとなる。混在する場合には、例えば、ピッチ０．２ｍｍの振動子１４が１０、ピッチ０．１ｍｍの振動子１４が４ならば１４チャンネルとなる。また、超音波ビームは、超音波ビームＢ１から順に超音波ビームＢ２ｋ＋ｎまで形成し、再び超音波ビームＢ１に戻り、順に超音波ビームＢを形成する。
【００３９】
まず、図３における左側の端部で形成される超音波ビームＢ１から超音波ビームＢｋ＋１の走査について説明する。これらの超音波ビームＢは、端部に配列された振動子１４ａ１乃至１４ａ２４で形成される。超音波ビームＢ１から超音波ビームＢｋまでは開口の中央における円弧の接線の法線に対し角度（ステアリング角度）をもって斜め方向に形成されている。また、ステアリング角度は、超音波ビームＢ１で最大値θｍとなり、内側の超音波ビームＢｋになるにつれて小さくなる。そして、超音波ビームＢｋ＋１はステアリング角度が０となるように形成されている。
【００４０】
上記のように斜め方向に超音波ビームＢを形成するために、制御部２１は、図４に示すような各振動子１４の駆動タイミングの遅延の時間を示すテーブルに基づいて、各振動子１４に対応する遅延時間だけ超音波を遅らせて送出するように超音波送受信部２２を制御する。図４（ａ）乃至（ｄ）は、横軸の各振動子１４について縦軸にその振動子１４の駆動を遅延させるべき時間を遅延時間として示したものである。このようなテーブルは予めシステムメモリなどに記憶しておけばよい。また、図４（ａ）乃至（ｄ）は、遅延時間を説明するための代表例である。
【００４１】
まず、制御部２１は、図４（ａ）に示すような振動子１４ａ２４に対し振動子１４ａ１を駆動するタイミングの遅延が最大となるようなテーブルに基づいて超音波送受信部２２を制御し、各振動子１４から超音波を送出させる。この場合、振動子１４ａ１乃至１４ａ２４による開口の中央における円弧の接線の法線に対し振動子１４ａ１方向に斜めにステアリング角度θｍで超音波ビームＢ１が形成される。そして、超音波ビームＢ１によるエコー信号を超音波送受信部２２で受信し、エコー信号はエコー信号処理部２３などで処理される。このように超音波ビームＢを形成する度にエコー信号を受信して処理を行うが、以下の説明では、超音波ビームの形成について記載し、エコー信号の受信及び処理の記載については省略する。
【００４２】
次に、制御部２１は、遅延時間を変化させつつステアリング角度をθｍから０に変化させながら超音波ビームＢを形成する。具体的には、図４（ａ）に示した遅延時間の関係から、図４（ｂ）に示すように振動子１４ａ２４に対する振動子１４ａ１の駆動の遅延時間が図４（ａ）に示す遅延時間より小さくなるように徐々に変化させ、さらに、図４（ｃ）に示すように振動子１４ａ１より内側（ただし、開口の中央より外側）の振動子１４を駆動させる遅延時間が最大となるように変化させ、さらに駆動の遅延時間が最大となる振動子１４が開口の中央に近くとなるように変化させていく。そして、図４（ｄ）に示すように駆動の遅延時間が最大となる振動子１４を開口の中央とし、ステアリング角度が０度の超音波ビームＢｋ＋１を形成する。
【００４３】
つづいて、超音波ビームＢｋ＋１から超音波ビームＢｋ＋ｎの走査について説明する。これらの超音波ビームＢは、ステアリング角度が０となるように形成されている。制御部２１は、これらの超音波ビームＢを振動子１４ａ１乃至１４ａ１２８までの振動子１４を用い、開口を順に振動子１４ａ１２８側にずらしながら構成し、その開口内の振動子１４を用いて開口の中央の振動子１４の駆動の遅延時間が最大となるようにして形成する。ただし、開口をずらすときに、開口を２．４ｍｍとするために、ピッチ０．１ｍｍの振動子１４は２つずつ、ピッチ０．２ｍｍの振動子１４は１つずつずらすことになり、それに応じてチャンネル数も変化させる。
【００４４】
最後に、図３における右側の端部で形成される超音波ビームＢｋ＋ｎから超音波ビームＢ２ｋ＋ｎの走査について説明する。これらの超音波ビームＢは、端部に配列された振動子１４ａ１０５乃至１４ａ１２８で形成される。超音波ビームＢｋ＋ｎはステアリング角度が０となるように形成され、超音波ビームＢｋ＋１＋ｎから超音波ビームＢ２ｋ＋ｎまでは開口の中央における円弧の接線の法線に対し角度（ステアリング角度）をもって斜め方向に形成されている。また、ステアリング角度は、超音波ビームＢｋ＋１＋ｎから外側の超音波ビームＢ２ｋ＋ｎになるにつれて大きくなり、超音波ビームＢ２ｋ＋ｎで最大値θｍとなる。
【００４５】
上記のように斜め方向に超音波ビームＢを形成するために、制御部２１は、図５に示すような各振動子１４の駆動タイミングの遅延の時間を示すテーブルに基づいて、各振動子１４に対応する遅延時間だけ超音波を遅らせて送出するように超音波送受信部２２を制御する。図５（ａ）乃至（ｄ）は、横軸の各振動子１４について縦軸にその振動子１４の駆動を遅延させるべき時間を遅延時間として示したものである。また、図５（ａ）乃至（ｄ）は、遅延時間の変化を説明するための代表例である。
【００４６】
まず、制御部２１は、上述のステアリング角度が０度の超音波ビームＢｋ＋ｎを図５（ａ）に示すように遅延時間が最大となる振動子１４を開口の中央として形成したら、次に、図５（ｂ）に示すように遅延時間が最大となる振動子１４を開口の中央より外側に変化させていく。さらに、図５（ｃ）に示すように振動子１４ａ１０５に対し振動子１４ａ１２８の駆動のタイミングの遅延が最も大きくなるようにして超音波送受信部２２を制御し、さらに振動子１４ａ１２８を駆動するタイミングの遅延時間を徐々に大きくなるように変化させ、最終的に図５（ｄ）に示すように振動子１４ａ１０５に対し振動子１４ａ１２８を駆動するタイミングの遅延が最大となるようにして超音波送受信部２２を制御し、各振動子から超音波を送出させる。
【００４７】
上述のように、本実施の形態の超音波プローブを用いることにより、中央部では０．２ｍｍピッチの配列の振動子による走査範囲を確保でき、両端では、小さいピッチすなわち本例では０．１ｍｍのピッチの振動子を用いたステアリングが可能となる。つまり、〔背景技術〕に示した図７から、ステアリングにより４０度傾けることが可能となる。
【００４８】
一方、ステアリングを行わない超音波ビームＢｋ＋１から超音波ビームＢｋ＋ｎによる走査範囲の角度すなわち視野角は、８０個の０．２ｍｍピッチの振動子と２４個（片側１２個ずつ）の０．１ｍｍピッチの振動子を半径１０ｍｍの円弧に並べたときの角度、
３６０×（０．１×２４＋０．２×８０）／（２×１０×３．１４）＝１０５．５〔度〕
である。
【００４９】
本実施の形態では上記超音波ビームＢｋ＋１から超音波ビームＢｋ＋ｎによる視野角にさらにステアリングによる走査範囲が加わるので、本実施の形態の視野角は、
１０５．５＋２×４０＝１８５．５〔度〕
となる。
【００５０】
一方、〔背景技術〕に記載したように０．１ｍｍピッチの振動子で構成しステアリングを行った場合には１３９．６〔度〕、０．２ｍｍピッチの振動子で構成しステアリングを行った場合には１２９．２〔度〕である。
【００５１】
したがって、上述のように両端部の各２４個の振動子１４を０．１ｍｍピッチという小さいピッチ、それ以外の８０個の振動子１４は０．２ｍｍピッチという大きいピッチで構成することにより、ステアリングを行わない超音波ビームによる視野角を確保しつつ、かつステアリング角を大きくすることができ、合計の視野角を大きくすることが可能となる。このように視野角を広げることにより、腫瘍などの病変発見率の向上に寄与できる。
【００５２】
また、上述した振動子の構成の総数１２８個、半径１０ｍｍの円弧、振動子ピッチ、及び、超音波の周波数７．５ＭＨｚは一例として示したものでありこれらに限られるものではない。
【００５３】
また、端部が上述のように０．１ｍｍピッチの振動子１４だけではなく、０．１ｍｍピッチの振動子と０．２ｍｍピッチの振動子１４とを含むようにしてもよい。例えば、端部において、最端側（振動子の配列の最端）が０．１ｍｍピッチの振動子１４、中央部近傍側が０．２ｍｍピッチの振動子１４、また、最端側が０．２ｍｍピッチの振動子１４、中央部近傍側が０．１ｍｍピッチの振動子１４というような構成である。このような構成によれば、端部に含まれる０．１ｍｍピッチの振動子１４によりグレーティングローブの発生が抑えられるので、ステアリング角度を大きくすることができる。したがって、端部に０．１ｍｍピッチの振動子１４含ませることにより、合計の視野角を大きくすることが可能となる。
【００５４】
また、第２のピッチとして複数のピッチ、例えば０．１ｍｍ及び０．０５ｍｍなどの２種類のピッチを用いて構成してもよい。
【００５５】
［第２の実施の形態］
次に、図面を参照して本発明の第２の実施の形態を説明する。なお、以下には第１の実施の形態と実質的に同様の構成については、詳細な説明を省略し、主に異なる点について述べる。
【００５６】
本実施の形態の特徴は、同じピッチで形成した振動子の部分的に隣接する振動子の複数個を電気的に短絡接続することによって、等価的に異なるピッチの配列をとする点にある。
（超音波プローブの構成）
図６に探触子部１１の断面の一部分を示す。また、図６には、振動子１４´と配線パターンのみを示し、その他は省略した。
【００５７】
本実施の形態の探触子部１１は、図６に示すように、０．１ｍｍピッチとなる同じ大きさの振動子１４´ａ１乃至１４´ａ２０８が先端の円弧に沿って形成されている。そして、振動子１４´ａ１、・・・、１４´ａ２４及び振動子１４´ａ１８５、・・・、１４´ａ２０８は、それぞれに配線パターンが形成され、振動子１４´ａ２５、１４´ａ２６・・・１４´ａ１８３、１４´ａ１８４は、２つずつの振動子１４´を１つに繋ぐ配線パターンが形成されている。
【００５８】
したがって、振動子１４´ａ１、・・・、１４´ａ２４及び振動子１４´ａ１８５、・・・、１４´ａ２０８は、それぞれが１つの振動子として動作する。一方、振動子１４´ａ２５、１４´ａ２６・・・１４´ａ１８３、１４´ａ１８４は、配線パターンで繋がれた振動子、すなわち振動子１４´ａ２５と１４´ａ２６、振動子１４´ａ２７と１４´ａ２８、・・・、１４´ａ１８３と１４´ａ１８４のそれぞれ１組の振動子が１つの振動子のように動作する。すなわち、０．１ｍｍピッチとなる同じ大きさで形成された振動子を配線することで０．２ｍｍピッチを構成している。
【００５９】
また、このような探触子部１１を有する超音波プローブは、連続して配列される同じ大きさの振動子１４´を形成するステップと、例えば上記のように０．１ｍｍピッチ及び０．２ｍｍピッチといった異なるピッチを構成するように配線するステップとを含む製造方法により製造することができる。
【００６０】
また、振動子１４´を例えば０．０５ｍｍで形成してもよく、この場合０．１ｍｍピッチを構成するためには、振動子１４´を２つ繋ぎ、０．２ｍｍピッチを構成するためには振動子´を４つ繋ぐ配線パターンを形成すればよい。すなわち、振動子１４´は、構成するべき最小ピッチの整数分の１の大きさであればよい。
【００６１】
本実施の形態によれば、同じ大きさの振動子を電気的に短絡させて接続する配線により、第１の実施の形態の如き配列の振動子を等価的に実現できる。これによれば、振動子のピッチは等間隔で形成すればよいので容易に製造することができる。また、種々のピッチパターンを電気的接続（配線）を変更するだけ製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明に係る第１の実施の形態の超音波診断システムの構成を示す斜視図である。
【図２】本発明に係る第１の実施の形態の超音波診断システムの電気的構成を示すブロック図である。
【図３】図１に示す超音波システムに接続される超音波プローブの探触子部の断面図である。
【図４】（ａ）乃至（ｄ）は、それぞれ遅延時間のテーブルを示し、遅延時間の変化を説明するための図である。
【図５】（ａ）乃至（ｄ）は、それぞれ遅延時間のテーブルを示し、遅延時間の変化を説明するための図である。
【図６】探触子部の断面の一部分を示す図である。
【図７】（ａ）乃至（ｄ）は、振動子のピッチが０．１ｍｍの場合の各ステアリング角度における音場の様子を示す図である。
【図８】（ａ）乃至（ｄ）は、振動子のピッチが０．２ｍｍの場合の各ステアリング角度における音場の様子を示す図である。
【符号の説明】
【００６３】
１  超音波プローブ
２  超音波処理装置
３  操作パネル
４  モニタ手段
１０  挿入部
１１  探触子部
１２  ケーブル
１３  グリップ部
１４、１４´  振動子
１５  信号線
１６  整合層
１７  音響レンズ
１８  バッキング材
２１  制御部
２２  超音波送受信部
２３  エコー信号処理部
２４  ＤＳＣ
２５  フレームメモリ
２６  データ合成手段
Ｂ  超音波ビーム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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